F
oreStaliSCaracterização dos lenhos de cerne, alburno e transição de jatobá
(Hymenaea sp.) visando ao agrupamento para fins de secagem convencional
Characterization of heartwood, sapwood and transition wood of jatoba
wood (Hymenaea sp) aiming at its grouping in conventional kiln drying
Ricardo Jorge Klitzke¹, Daniel Lourenço Savioli², Graciela Inês Bolzon de Muñiz¹ e Djeison Cesar Batista³
Resumo
O objetivo deste trabalho foi caracterizar os lenhos de alburno, cerne e transição da madeira de jatobá (Hymenaea sp.), a partir de algumas características das fibras e propriedades físico-químicas, visando à possibilidade do agrupamento destes diferentes tipos de lenho para secagem convencional. Para tal, mediram-se o comprimento, diâmetro total, diâmetro do lume e espessura das fibras, segundo o método de maceração. As características químicas compreenderam os teores de holocelulose, lignina de Klason, extrativos totais e cinzas. As propriedades físicas compreenderam as análises das massas específicas básica, aparente (12%) e anidra (0%), teor de umidade, contração linear total (radial, tangencial e volumé-trica), fator de anisotropia e coeficiente de retratibilidade (radial, tangencial e volumétrico). De acordo com os resultados conclui-se que somente é possível o agrupamento dos lenhos de cerne e transição em uma mesma carga para secagem convencional.
Palavras-chave: Hymenaea, Agrupamento para secagem, Cerne, Alburno, Lenho de transição
Abstract
The aim of this work was to characterize the sapwood, heartwood and transition wood of jatobá wood (Hymenaea sp.), according to some fiber characteristics and physic-chemical properties, aiming at the possibility of grouping these different kinds of wood in the same load for conventional kiln drying. For this length, diameter and wall thickness of the fibers were measured. The chemical properties were contents of holocellulose, Klason lignin, total extractives and ash. The physical properties were specific gravity, mois-ture content and total shrinkage. According to the results it is only possible to group together in conventional kiln drying transition wood and heartwood.
Keywords: Hymenaea, Grouping for kiln drying, Heartwood, Sapwood, Transition wood
¹Professor Doutor do Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal da Universidade Federal do Paraná – Av. Prefeito Lothário Meissner, 632 – Jardim Botânico – Curitiba, PR – 80210-170 – E-mail: rklitzke@ufpr.br, gbmunize@ufpr.com ²Graduando em Engenharia Industrial Madeireira da Universidade Federal do Paraná - Bolsista de Iniciação Científica Voluntária do CNPQ – E-mail: saviolidl@msn.com
³Mestrando em Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais da Universidade Federal do Paraná - Bolsista do CNPQ - E-mail: djeison1984@gmail.com
INTRODUÇÃO
A secagem é uma etapa fundamental no pro-cessamento da madeira, pois influencia direta-mente no processo produtivo e qualidade do produto final. A secagem melhora a trabalha-bilidade e estatrabalha-bilidade dimensional, aumenta a resistência mecânica e, ainda, reduz a ação de organismos xilófagos, como fungos e insetos.
Klitzke (2007) descreve como fatores ine-rentes à madeira no processo de secagem, os aspectos anatômicos, massa específica e a ins-tabilidade dimensional. Ponce e Watai (1985) relatam a importância da microestrutura da
madeira (proporção e tipos de células) e da composição da sua macroestrutura (alburno, cerne e medula).
De acordo com Mainieri e Chimelo (1989), o gênero Hymenaea é representado por treze espé-cies, ocorrendo em todo o território brasileiro, tanto em matas pluviais como em matas secas, sendo a maioria das espécies de valor comercial. Industrialmente, a diferenciação entre espécies não existe, sendo todas conhecidas pelo nome vulgar de jatobá.
A madeira tem muitas aplicações, tanto de uso interno, como ripas, caibros, vigas, marcos de porta, tacos, pisos e assoalhos, móveis,
arti-Klitzke et al. – Caracterização dos lenhos de cerne,
alburno e transição de jatobá para fins de secagem convencional
gos de esporte, cabos de ferramentas etc., como de uso externo, em cercas, dormentes, cruzetas, esquadrias, lâminas decorativas, peças tornea-das, móveis de jardim, carrocerias, vagões etc. (MAINIERI E CHIMELO, 1989). A madeira de jatobá apresenta elevadas massa específica e propriedades mecânicas, média a alta durabili-dade natural e baixos valores de contração (ra-dial, tangencial, volumétrica). Ressalta-se ainda, a sua aplicação em pisos maciços e engenheira-dos, com elevado valor agregado.
Atualmente, as toras de jatobá utilizadas pela indústria tem apresentado grande volume de al-burno, representando até 30% do volume serra-do. A perspectiva é que este cenário não mude no curto prazo, uma vez que a escassez de toras de maior diâmetro (onde a relação alburno/cer-ne é menor) obriga a utilização de toras de diâ-metros cada vez menores.
Burger e Richter (1991) afirmam que a pro-porção de cerne e alburno varia dentro da pró-pria espécie, idade, sítio, solo e clima. O alburno pode variar em espessura e número de anéis de crescimento, com 4 a 6 cm de espessura radial. Pode exceder, no entanto, a 15 cm de espessura radial (MILLER, 1999).
De acordo com Mainieri e Chimelo (1989), o alburno de jatobá é nitidamente diferenciado, variando da cor branca a ligeiramente amarela-da, enquanto o cerne varia do castanho-claro-rosado ao castanho-avermelhado. Peças de ma-deira com cores diferentes podem influenciar positiva ou negativamente no aspecto estético do produto final, de acordo com a sua aplicação e preferência do consumidor.
Em consequência das diferenças de proprie-dades, o alburno e peças de transição (com cer-ne e alburno) de jatobá são descartados pelas indústrias, sendo empregadas geralmente na produção de energia.
Cada espécie, ou tipo de madeira, apresen-ta comporapresen-tamento particular durante a seca-gem. Existem espécies, no entanto, com carac-terísticas similares que, a princípio, poderão ser agrupadas em um único programa de secagem, tornando-se uma alternativa para as indústrias (LOUZADA et al., 2002).
Este trabalho teve como objetivo caracteri-zar os lenhos de alburno, transição e cerne da madeira de jatobá (Hymenaea sp.), a partir de algumas características das fibras e proprieda-des físico-químicas, visando à possibilidade do agrupamento destes diferentes tipos de lenho para secagem convencional.
MATERIAL E MÉTODOS
Coleta do material e tratamentos
Neste estudo, utilizou-se a madeira de jatobá (Hymenaea sp), sem defeitos e de idade desco-nhecida, coletada de pilhas de madeira serrada numa indústria de pisos, no município de Arau-cária, no estado do Paraná.
O trabalho foi constituído por três tratamen-tos, de acordo com a Tabela 1.
Tratamento Descrição
1 Madeira de Alburno 2 Madeira de Cerne
3 Transição: Cerne + Alburno Tabela 1. Tratamentos.
Table 1. Treatments.
O tratamento três, denominado “transição”, foi composto por amostras com a madeira de lenho de transição entre alburno e cerne (meta-de (meta-de ma(meta-deira (meta-de alburno e meta(meta-de (meta-de ma(meta-deira de cerne).
Caracterização do material
Utilizaram-se algumas amostras de madeira, para fins de identificação macroscópica do ma-terial. As amostras foram preparadas e analisa-das de acordo com a metodologia proposta por Coradin e Muñiz (1991) e comparadas a uma chave anatômica (LOUREIRO et al., 1994).
Para a confecção de lâminas histológicas, as amostras foram cozidas em água, para fins de amolecimento. Com o auxílio de um micróto-mo de deslize, realizaram-se cortes com 10 µm de espessura, orientados nos planos longitudi-nal (tangencial e radial) e transversal. As lâmi-nas encontram-se depositadas na xiloteca do Laboratório de Anatomia da Madeira da Univer-sidade Federal do Paraná.
O comprimento, diâmetro total, diâmetro do lume e espessura da parede celular foram obtidos por maceração, segundo o método proposto por Franklin (1945). O material ma-cerado foi corado com solução aquosa de sa-franina a 1%, desidratado em série alcoólica e conservado em acetato de n-butila. Em se-guida, o material foi montado em lâminas e analisado em um estereomicroscópio acopla-do a um sistema de câmera e televisor. Para a mensuração das fibras foi utilizado o software Microsuite Basic. Para cada tratamento medi-ram-se 50 fibras íntegras.
Toda a caracterização química foi feita de acordo com a norma TAPPI (2004/2005),
envol-(T222 om-02), extrativos totais (T204 cm-97) e cinzas (T413). O teor de holocelulose foi obtido por diferença. Para tal procedimento, as amos-tras de madeira foram transformadas em serra-gem, com o uso de um moinho, utilizando-se o material que passou na peneira de 60 mesh e ficou retida na de 40 mesh (T264).
Utilizaram-se quinze corpos de prova, sem defeitos e devidamente orientados para cada tratamento, segundo a norma COPANT (1972). Avaliaram-se a massa específica básica, aparente (12%) e anidra (0%), teor de umidade, contra-ção linear total (radial, tangencial e volumétri-ca), fator de anisotropia e coeficiente de retrati-bilidade (radial, tangencial e volumétrico). Análise estatística
O teste de Bartlett foi aplicado com o obje-tivo de se observar a homogeneidade das va-riâncias dos tratamentos. Comprovada a ho-mogeneidade, seguiu-se a análise de variância (ANOVA) em delineamento inteiramente casu-alizado (DIC): a 5% de significância. O teste de Tukey (5% de significância) foi aplicado para a diferenciação das médias, todas as vezes que a hipótese da nulidade foi rejeitada.
RESULTADOS E DISCUSSÃO Características das fibras
Na Tabela 2 encontram-se as médias por tra-tamento das características das fibras.
O comprimento médio das fibras foi de 1,46 mm, e encontra-se dentro do intervalo proposto por Mattos et al. (2003), que obtiveram valores entre 0,73 e 1,62 mm para a espécie Hymenaea stigonocarpa, e Paula (1999), que obteve valores de comprimento de fibras do jatobá variando entre 1,07 a 1,55 mm.
A média geral do diâmetro das fibras foi de 21,97 µm, superior aos valores encontrados por Mainieri e Chimelo (1989) para a espécie Hyme-naea stilbocarpa e Paula (1999), que foram de 21 µm e 19 µm, respectivamente.
das fibras foi de 7,10 µm, sendo caracterizada qua-litativamente, de acordo com Paula (1999), como “muito espessa”. Essa média foi superior ao inter-valo de 6 a 7 µm obtido por Mattos et al. (2003).
As médias de todas as características das fi-bras do cerne foram superiores às do alburno, com diferenças estatísticas entre elas. O alburno ainda apresentou as menores médias absolutas. A média dos diâmetros das fibras do lenho de transição não diferiu estatisticamente do cerne. A média do comprimento de fibra do lenho de transi-ção não diferiu estatisticamente do alburno. No en-tanto, a média da espessura da parede celular não diferiu estatisticamente nem do cerne nem do al-burno. Assim, o lenho de transição apresentou ca-racterísticas intermediárias entre cerne e alburno.
A princípio, a madeira de cerne teria uma seca-gem mais fácil da água capilar, por causa do maior diâmetro médio do lume das fibras. No entanto, este fator não pode ser analisado separadamente, uma vez que o cerne de jatobá é obstruído por tilo-se, gomas e outros depósitos (IAWA, 2008), o que dificulta a movimentação capilar da água na madei-ra. Por outro lado, a secagem da água higroscópica na madeira (difusão) de cerne seria mais difícil, por causa da maior espessura das fibras deste tecido.
Analisando-se somente as características das fibras, a secagem da madeira de alburno seria mais fácil (embora tenha lumes menores), de-vido à menor espessura das paredes das fibras e pela ausência das substâncias impeditivas da movimentação capilar, presentes no cerne. Caracterização química
Na Tabela 3 encontram-se os resultados das características químicas avaliadas neste trabalho.
As médias gerais dos teores de holocelulose (61,23%) e lignina (29,66%) deste trabalho foram superiores àquelas obtidas por Mori et al. (2003), que foram de 59,78% e 28,7%, respectivamente. As médias gerais dos teores de extrativos (8,77%) e cinzas (0,34%), no entanto, foram inferiores aquelas obtidas por esses mesmos autores, que foram de 13,32% e 0,48%, respectivamente.
Tratamentos Comprimento de Fibra (μm) CV (%) Total (μm) CV (%)Diâmetro Diâmetro do Lume (μm) CV (%) Espessura da Parede
Celular (μm) CV (%) Alburno 1,37 b 7,0 19,96 b 14,0 6,60 b 22,0 6,68 b 18,0 Cerne 1,52 a 4,0 24,13 a 19,0 9,19 a 27,0 7,47 a 24,0 Transição 1,50 a 2,8 21,66 b 14,0 7,26 b 21,0 7,20 ab 23,0
Média Geral 1,46 7,0 21,97 18,6 7,76 26,5 7,10 22,1
Médias com a mesma letra em uma mesma coluna não diferem estatisticamente ao nível de 5% de acordo com o teste de Tukey. CV= coeficiente de variação.
Tabela 2. Médias das características das fibras. Table 2. Mean values of fiber characteristics.
Klitzke et al. – Caracterização dos lenhos de cerne,
alburno e transição de jatobá para fins de secagem convencional
O maior teor de holocelulose foi encontrado na madeira de alburno, seguido do lenho de tran-sição e, finalmente, do cerne. Os maiores teores de lignina e extrativos foram encontrados no cer-ne, seguido do lenho de transição e do alburno. O lenho de transição apresentou o maior teor de cinzas, enquanto o cerne e alburno apresen-taram o mesmo teor de cinzas.
Quanto maior o teor de holocelulose, maior a higroscopicidade da madeira, uma vez que a celulose e a hemicelulose são as maiores res-ponsáveis por essa propriedade (SKAAR, 1972), onde a lignina representa um papel secundário.
O alburno, seguido por transição e cerne, mostrou-se o tratamento mais higroscópico. A maior higroscopicidade do alburno é reforçada pelo fato desta madeira ter o menor teor de ex-trativos, uma vez que a presença de extrativos re-duz a higroscopicidade da madeira (Jankowsky e Galvão, 1979). Desta maneira, o alburno apre-sentará um maior teor de umidade.
Apesar de ter menor espessura da parede ce-lular das fibras (Tabela 2), é possível que o al-burno tenha maior quantidade de água higros-cópica adsorvida nas paredes celulares.
A retirada da água higroscópica da madeira requer mais energia e, durante o processo, ocor-rem os defeitos relacionados à retratibilidade; nesse caso, o lenho presente no alburno apre-sentaria mais problemas nessa fase da secagem do que os lenhos encontrados no cerne e transi-ção, que são menos higroscópicos.
Propriedades físicas
Nas Tabelas 4, 5 e 6 encontram-se os resulta-dos das propriedades físicas da madeira de jato-bá que foram avaliadas neste trabalho.
A média geral da massa específica básica foi de 0,71 g/cm³, abaixo dos valores de 0,76 g/cm³, 0,85 g/cm³ e 0,88 g/cm³, relatados, respectivamente, por IBDF (1988), Paula (1999) e Mori et al. (2003). As maiores médias absolutas de massa específica fo-ram encontradas no lenho de transição, não dife-rindo estatisticamente do cerne. Os valores encon-trados no alburno foram estatisticamente menores que os encontrados nos demais tratamentos.
O teor de umidade inicial foi maior na madeira de alburno (59,66%), diferindo estatisticamente do lenho de transição (41,97%) e cerne (38,48%). Estes dois últimos não diferiram estatisticamente.
As madeiras de cerne e transição poderiam ser agrupadas em uma mesma carga de secagem, por apresentar massa específica e umidade ini-cial estatisticamente iguais e pouca diferença en-tre as médias absolutas.
Analisando-se somente estas propriedades fí-sicas, não seria possível secar a madeira de albur-no juntamente com as madeiras de transição e cerne, uma vez que a massa específica e a umida-de inicial são as propriedaumida-des que mais influen-ciam na taxa de secagem da madeira (RESCH E ECKLUND, 1964, citados por MUÑIZ, 1993). No entanto, Andrade et al. (2001) afirmam que a massa específica, isoladamente, não é um bom parâmetro para a indicação de agrupamento de madeiras para secagem. Para a minimização da diferença de umidade inicial entre os três tipos de lenho, a vaporização das peças durante a eta-pa inicial de aquecimento poderia ser uma téc-nica viável, conferindo ainda uma secagem mais rápida (SEVERO, 1998; KLITZKE, 2007).
Na Tabela 5 encontram-se os resultados de contração total (desde a condição verde até 0% de umidade) da madeira de jatobá.
Tratamento Holocelulose Lignina (%) Extrativos Totais Cinzas
Alburno 64,01 28,69 6,97 0,32
Cerne 58,53 30,39 10,76 0,32
Transição 61,14 29,90 8,57 0,39
Média Geral 61,23 29,66 8,77 0,34
Tabela 3. Resultados das características químicas. Table 3. Resulst of chemical characteristics.
Tratamentos (g/cm³)MEB CV (%) ME12% (g/cm³) CV (%) (g/cm³)ME0% CV (%) (%)UI CV (%) Alburno 0,61 b 1,6 0,74 b 1,31 0,67 b 1,5 59,66a 4,3
Cerne 0,75 a 5,3 0,88 a 5,7 0,81 a 6,2 38,48b 7,5
Transição 0,78 a 7,7 0,92 a 7,6 0,85 a 7,0 41,97b 12,0
Média Geral 0,71 11,4 0,85 10,8 0,78 11,1 45,73 21,3
Tabela 4. Médias de umidade inicial e das diferentes massas específicas. Table 4. Average of initial moisture content and different specific gravities.
Médias com a mesma letra em uma mesma coluna não diferem estatisticamente ao nível de 5% de acordo com o teste de Tukey. MEB= massa específica básica; ME12%= massa específica aparente a 12% de umidade; ME0%= massa específica anidra, UI%= umidade inicial, CV= coefi-ciente de variação.
A média geral da contração radial foi de 3,1%, igual a descrita por Mainieri e Chimelo (1989). As médias gerais das contrações tangen-cial (5,8%) e volumétrica (8,9%) ficaram abaixo das faixas propostas por IBDF (1988), de respec-tivamente 7,7-9,7% e 11,4-13,4%.
Embora a madeira de alburno tenha meno-res massas específicas (Tabela 4), apmeno-resentou os maiores valores de contração radial, tangencial e volumétrica, porém, sem diferir estatistica-mente do lenho de transição. Este resultado está em desacordo com o proposto por Kollmann e Côté Jr. (1968), onde uma maior massa especí-fica implica em maior contração. Tal resultado foi influenciado diretamente pelas propriedades químicas (Tabela 3), principalmente teor de ex-trativos e holocelulose, o que corrobora com o fato de a massa específica não ser o único fator que possa explicar a instabilidade dimensional da madeira.
De um modo geral, os três tratamentos apre-sentaram baixos valores de contração, inclusive volumétrica. Os fatores de anisotropia do cerne, lenho de transição e alburno foram, respectiva-mente, 2,00, 1,87 e 1,74, não diferindo estatisti-camente entre si. De acordo com Klitzke (2007), os fatores de anisotropia dos três tratamentos os classificam como “madeira de média estabilida-de dimensional”.
É importante ressaltar que, apesar de meno-res coeficientes de anisotropia, o alburno e o lenho de transição apresentaram as maiores mé-dias absolutas de contração total, significando que estas madeiras são menos estáveis que a do cerne e, portanto, mais propensas a defeitos cau-sados pela retratibilidade durante a secagem.
A análise de variância (95% de probabilidade) não detectou diferença significativa entre as mé-dias dos diferentes tratamentos para as proprieda-des de retratibilidade da madeira de jatobá. Os va-lores médios podem ser observados na Tabela 6.
A média geral do coeficiente de retratibilidade volumétrico foi inferior à descrita por INDUS-TRIAL TECO (1976) e Mainieri e Chimelo (1989), que encontraram os valores de 0,55% e 0,54%,
respectivamente. As médias gerais dos coeficientes de retratibilidade radial e tangencial encontram-se próximas às propostas por Lelis (2003), onde são propostos para madeiras de “alta densidade” os intervalos de 0,30-0,40% para o coeficiente de retratibilidade tangencial e 0,15-0,20% para o co-eficiente de retratibilidade radial.
Tratamentos βradial CV βtangencial CV(%) βvolumétrica CV FA CV
Alburno 3,5 a 1,6 6,1 a 1,31 9,7 a 7,9 1,74ª 12,5
Cerne 2,7 b 5,3 5,4 b 5,7 8,1 b 11,2 2,00a 17,1
Transição 3,2ab 7,7 6,0ab 7,6 9,2 a 8,0 1,87ª 15,6
Média Geral 3,1 19,4 5,8 11,2 8,9 11,5 1,90 16,5
Médias com a mesma letra em uma mesma coluna não diferem estatisticamente ao nível de 5% de acordo com o teste de Tukey. β= contração; CV=coeficiente de variação; FA= fator de anisotropia de contração.
Tratamentos Coeficiente de Retratibilidade (%/%)Radial Tangencial Volumétrico
Alburno 0,15 0,27 0,42
Cerne 0,14 0,28 0,41
Transição 0,15 0,28 0,42 Média Geral 0,15 0,28 0,42 Tabela 6. Coeficientes médios de retratibilidade. Table 6. Mean retractibility coefficients.
CONCLUSÕES
De acordo com os resultados obtidos para a madeira de Hymenaea sp., conclui-se:
• As características avaliadas não podem ser ana-lisadas separadamente para a definição de crité-rios de agrupamento de secagem, nem mesmo a massa específica;
• Não poderá ser feito agrupamento dos le-nhos de alburno com os de transição e cerne, em virtude das diferentes características das fi-bras e químicas, que refletem diretamente na massa específica e umidade inicial deste tipo de lenho;
• É possível o agrupamento dos lenhos de tran-sição e cerne em uma mesma carga, de acordo com as características avaliadas;
• A madeira de jatobá apresentou baixos valores de contração e fator de anisotropia, indicando que os defeitos relacionados à anisotropia da madeira não serão tão pronunciados em condi-ções práticas de secagem.
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Recebido em 23/01/2008
